Пространственно-временная структура ультранизкочастотных волн, наблюдаемых в ночной ионосфере с помощью Екатеринбургского радара когерентного рассеяния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат наук Челпанов Максим Алексеевич

• Челпанов Максим Алексеевич
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Челпанов Максим Алексеевич

Введение

Глава 1. Современное состояние изучения длиннопериодных магнитосферных пульсаций

Глава 2. Методы проведения исследования УНЧ-колебаний с помощью Екатеринбургского радара

2.1. Использованные инструменты и получение наблюдательных материалов

2.2. Методы обработки данных

2.3. Регистрация волн Екатеринбургским радаром

Глава 3. Характеристики магнитосферных волн, зарегистрированных с помощью Екатеринбургского радара

3.1. Сравнение частот наблюдаемых волн с частотами собственных колебаний силовых линий

3.2. Идентификация мод наблюдаемых радаром колебаний

3.3. Особенности структуры колебаний 26 декабря 2014 г

3.4 Одновременные наблюдения колебаний на спутнике и радаре 25 декабря 2014 г

3.5. Свойства колебаний с положительными азимутальными волновыми числами

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность темы исследования

Геомагнитные пульсации всегда сопровождают возмущения магнитосферы, а также регулярно наблюдаются при спокойном состоянии околоземной космической среды. Большое количество данных, полученных на спутниках и наземных магнитометрах используется для определения свойств ультранизкочастотных (УНЧ) волн, таких, как частотные характеристики и поляризация. Изучение параметров пульсаций может дать представление об областях, в которых они гензерируются и распространяются, для которых недоступны непрерывные прямые измерения. Пульсации не только переносят информацию об околоземном космическом пространстве, но и сами влияют на его состояние посредством взаимодействия с потоками заряженных частиц и переноса энергии из солнечного ветра внутрь магнитосферы и из магнитосферы в ионосферу [Potapov, Mazur, 1994].

Понимание механизмов возникновения пульсаций и их преобразования со временем является необходимым для использования данных о них для мониторинга процессов, протекающих в магнитосфере. Так, альфвеновский резонанс силовых линий может быть использован для определения концентрации плазмы в магнитосфере на основе наземных данных [Wharton et al., 2018]. Однако для этого прежде всего следует правильно отделять альфвеновский резонанс от прочих волновых процессов. Альфвеновские волны, имеющие в азимутальном направлении большую длину (малые азимутальные волновые числа m), возникают благодаря, например, быстрым магнитоакустическим волнам, проникающим из солнечного ветра или

формирующимся на магнитопаузе. Волны с малой длиной в азимутальном направлении (большие т) генерируются внутренними процессами и считаются обычно полоидальными альфвеновскими модами. Тем не менее, альфвеновские моды следует отличать от группы буревых компрессионных пульсаций диапазона Рс5, которые имеют частоты ниже альфвеновских. Природа буревых компрессионных пульсаций до конца не ясна. Вероятно, их или часть из них следует связывать с дрейфово-компрессионной модой.

Использование радаров позволяет получать дополнительные сведения об УНЧ-волнах и изучать их пространственную структуру. Они принимают рассеянный сигнал с большой площади и решают проблему экранирования ионосферой волн с большими азимутальными волновыми числами, из-за которой их затруднительно регистрировать с помощью наземных магнитометров.

Настоящая диссертационная работа посвящена исследованию свойств пульсаций диапазона Рс5, регистрирующихся с помощью единственного на территории России радара, аналогичного радарам системы БирегБАКК Определяется соотношение волн, имеющих различную природу; рассматриваются дрейфово-компрессионные колебания, что может помочь в развитии теории дрейфово-компрессионной моды.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пространственно-временная структура ультранизкочастотных волн, наблюдаемых в ночной ионосфере с помощью Екатеринбургского радара когерентного рассеяния»

Цель работы

Конечная цель диссертационной работы заключается в экспериментальном исследовании и определении свойств длиннопериодных геомагнитных пульсаций на основе данных когерентного радара с использованием измерений доплеровского смещения частоты сигнала, рассеянного на мелкомасштабных неоднородностях ионосферы. Скорость ионосферной плазмы модулируется магнитосферными УНЧ-волнами посредством дрейфа в скрещенных магнитном и электрическом полях.

В соответствии с поставленной целью решался ряд конкретных задач:

• Обработка наблюдательных данных: выявление случаев регистрации УНЧ-волн, вейвлет-анализ данных о колебаниях, определение азимутальных волновых чисел; анализ параметров магнитного поля и плазмы в магнитосфере, полученных на спутниках в период регистрации колебаний с помощью радара. Для обработки данных использованы программы, разработанные в среде MATLAB на основе современных методов вейвлет-анализа.

• Исследование закономерностей частотного распределения зарегистрированных радаром колебаний, выявление особенностей, таких, как направления распространения в азимутальном и радиальном направлениях, зависимость частоты от азимутального волнового числа; взаимосвязь частот с частотами альфвеновского резонанса силовых линий.

• Определение мод зарегистрированных колебаний; оценка доли колебаний, относящихся к собственным колебаниям силовых линий, и к другим модам, в частности, дрейфово-компрессионной.

Методы исследования

Диссертация выполнена с использованием данных Екатеринбургского когерентного радара: использовались доплеровские сдвиги частоты сигнала обратного рассеяния и мощности сигнала. Их временное разрешение составляет 18 секунд. Дополнительно используются данные спутников RBSP-A, RBSP-B, THEMIS D и E о параметрах магнитного поля и концентрации частиц; данные спутников WIND и ACE о скорости и плотности солнечного ветра. Также используются значения индексов авроральной и геомагнитной активности Kp, SYM-H, AU, AL, AE.

Научная новизна

• Впервые экспериментально зарегистрирована зависимость частоты волны от азимутального волнового числа для фиксированной магнитной оболочки. Такая зависимость свойственна дрейфово-компрессионной моде.

• Проведены первые синхронные спутниковые и радарные наблюдения дрейфово-компрессионной волны. Отнесение волны к дрейфово-компрессионной моде основано на сравнении ее частоты с частотой резонанса силовых линий и анализе параметров волны.

• На основании ряда случаев регистрации волн, для которых были доступны данные спутников из сектора наблюдения с соответствующих магнитных оболочек, сделана оценка доли волн, которые могут быть отнесены к альфвеновскому резонансу силовых линий. Показано, что большая часть колебаний имеет частоту ниже альфвеновской, что расходится с принятыми представлениями о волнах диапазона Рс5 как о стоячих альфвеновских волнах, и относятся к другим модам. По меньшей мере часть из них следует определять как дрейфово-компрессионную моду.

Научная и практическая значимость работы

В работе рассмотрены случаи наблюдения дрейфово-компрессионных волн в магнитосфере и проведена оценка соотношения количества волн, относящихся к различным модам, на основе радарных наблюдений. Изучение свойства геомагнитных пульсаций играет важную роль в понимании механизмов взаимодействия магнитного поля Земли с солнечным ветром, процессов, происходящих с облаками заряженных частиц, дрейфующих в магнитосфере, и состояния околоземной космической среды в целом. При этом в процессе таких исследований, затрагивающих УНЧ-колебания и использующих их как средство диагностики, определение природы волн является первостепенной задачей.

Научная ценность работы заключается в экспериментальном исследовании свойств волн, зарегистрированных радаром по доплеровскому смещению рассеянного в ионосфере сигнала, и сопоставлению их с данными спутников о параметрах плазмы и магнитного поля. Выяснено, что частоты большей части зарегистрированных колебаний существенно меньше частот альфвеновского резонанса силовых линий. Этот факт расходится с общепринятыми представлениями о волнах диапазона Рс5 с большими

азимутальными волновыми числами, которые зачастую относят к альфвеновской моде [James et al., 2013, 2016]. Новые представления дают возможность дополнить имеющиеся сведения и внести вклад в определение механизмов генерации геомагнитных пульсаций. Они способствуют созданию теоретических моделей, наиболее приближенных к реальной картине физических процессов в магнитосфере. Также полученные результаты могут быть использованы для изучения свойств магнитосфер других планет.

Достоверность результатов

Достоверность результатов, представленных в данной работе, обеспечивается использованием качественного наблюдательного материала, полученного на аппаратуре, являющейся стандартной для системы радаров SuperDARN, которая на сегодняшний день показала высокую надежность результатов и используется во многих странах. Использованы современные методики обработки и анализа материала. Задействованные математические методы широко применяются в различных областях естественных и технических наук. Результаты, полученные в процессе работы, обсуждались на научных семинарах и были представлены на российских и международных конференциях, а также были опубликованы в рецензируемых журналах.

Личный вклад автора

Автор совместно с руководителем принимал участие в постановке задачи и обсуждении результатов. Автором проводились обработка данных Екатеринбургского радара, первичный анализ, проведение расчетов, вейвлет -анализ данных. Автор разрабатывал компьютерные программы и алгоритмы, использованные в работе. Автор принимал участие в интерпретации полученных результатов, представлял материалы исследования на конференциях.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных мероприятиях:

• Международная конференция «Проблемы геокосмоса». Санкт-Петербург, 2016.

• Международные конференции RadioSun-4 (Иркутск, 2015) и 5 (Ческе-Будеёвице, Чехия, 2016) Workshop & Summer School.

• БШФФ-2017. XV Конференция молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». Иркутск, 2017.

• 42-й ежегодный Апатитский семинар «Физика авроральных явлений». Апатиты, 2017.

• Международная конференция «SuperDARN Workshop 2018», Баниёльс-сюр-Мер (Франция), 2018.

Основные положения, выносимые на защиту

• C помощью радара когерентного рассеяния и спутниковых миссий установлено, что частоты ультранизкочастотных волн, наблюдаемых в ночной части магнитосферно-ионосферной системы значительно ниже частот стоячих альфвеновских колебаний на данных магнитных оболочках и не коррелируют с ними. Это противоречит общепринятой интерпретации этих волн как альфвеновских.

• Установлено, что большинство наблюдаемых волн распространялось на запад, в направлении дрейфа энергичных протонов, однако небольшая их часть распространялась на восток, в направлении дрейфа энергичных электронов. Полученные результаты позволяют полагать, что наблюдаемые волны наиболее вероятно являются дрейфово-компрессионными волнами, частоты которых ниже альфвеновских, и которые могут генерироваться неустойчивыми распределениями энергичных протонов или электронов, находящимися в дрейфовом резонансе с волной.

• Для отдельного случая наблюдения в ночной ионосфере ультранизкочастотной волны с частотой ниже частот стоячих альфвеновских колебаний с помощью радара когерентного рассеяния установлено, что частота волны на данной магнитной оболочке меняется и почти линейно зависит от азимутального волнового числа. Кроме того, для случая одновременного наблюдения похожей волны в ионосфере с помощью радара и магнитосфере с помощью спутника установлено, что волна является компрессионной и диамагнитной. Установленные свойства наблюдаемых волн позволяют интерпретировать их как дрейфово-компрессионные волны.

Публикации

Материалы, представленные в диссертации, опубликованы в 5 печатных работах:

• Chelpanov M.A., P.N. Mager, D.Y. Klimushkin, O.I. Berngardt, O.V. Mager Experimental evidence of drift compressional waves in the magnetosphere: An Ekaterinburg coherent decameter radar case study // J. Geophys. Res. Space Physics. 2016. Vol. 121. P. 1315-1326.

• Челпанов М.А., О.В. Магер, П.Н. Магер, Д.Ю. Климушкин, О.И. Бернгардт Одновременные наблюдения дрейфовых компрессионных волн в магнитосфере с помощью Екатеринбургского когерентного декаметрового радара и спутниковых измерений // Physics of Auroral Phenomena. Proc. XL Annual Seminar, Apatity. 2017. P. 62-65.

• Челпанов М.А., О.В. Магер, П.Н. Магер, Д.Ю. Климушкин, О.И. Бернгардт Наблюдения длиннопериодных пульсаций в ночной магнитосфере с помощью Екатеринбургского когерентного среднеширотного радара // Труды XV конференции молодых ученых «Взаимодействие полей и излучения с веществом». 2017. С. 152-154.

• Chelpanov M.A., O.V. Mager, P.N. Mager, D.Y. Klimushkin, O.I. Berngardt Properties of frequency distribution of Pc5-range pulsations observed with the Ekaterinburg decameter radar in the nightside ionosphere // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2018. Vol. 167. P. 177-183.

• Челпанов М.А., П.Н. Магер, Д.Ю. Климушкин, О.В. Магер Наблюдения магнитосферных волн, распространяющихся в направлении дрейфа электронов, с помощью екатеринбургского когерентного радара // Солнечно-земная физика. 2019. Т. 5. № 1. 68-76.

из них три статьи в журналах, входящих в международные базы цитирования Web of Science и Scopus, и рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертаций.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 93 страницы, включая 25 рисунков и три таблицы. Список цитируемой литературы состоит из 157 наименований.

Глава 1. Современное состояние изучения длиннопериодных магнитосферных пульсаций

Ультранизкочастотные электромагнитные пульсации регулярно наблюдаются в различных областях магнитосферы, а также на земной поверхности. Изначально обнаруженные в середине XIX века во время сильных магнитных возмущений, они были затем зарегистрированы и на фоне спокойной геомагнитной обстановки [Chapman, Bartels, 1962]. К ультранизкочастотным колебаниям относят волны в диапазоне частот от 1 мГц до 1 Гц [McPherron, 2005]. Некоторые авторы относят к ним колебания с частотами до 10 Гц [Villante, 2007; Menk, 2011]. Источники этих колебаний находятся и в магнитосфере, и в области магнитопаузы, и в солнечном ветре. Ультранизкочастотные волны играют важную роль в формировании распределения энергичных частиц. Они участвуют в переносе энергии солнечного ветра в магнитосферу. Помимо влияния на различные процессы, УНЧ-волны также доносят до наблюдателя информацию о свойствах околоземного космического пространства и состоянии магнитосферы. Так, по частотам собственных колебаний силовых линий можно оценить концентрацию плазмы вдоль них [Троицкая, Гульельми, 1969; Menk et al., 1999; Clilverd et al., 2003]. Изменения параметров межпланетного магнитного поля (ММП) также оказывают влияние на характеристики магнитосферных УНЧ-колебаний.

Геомагнитные пульсации, возникающие и распространяющиеся в околоземной плазме описывают законами магнитной гидродинамики (МГД). В холодной плазме, где газовое давление мало, одной из ветвей МГД-колебаний являются альфвеновские волны. Они распространяются преимущественно

вдоль силовых линий магнитного поля подобно колебаниям струны: возмущение магнитного поля и смещение ионов благодаря свойству вмороженности происходит в одном направлении, перпендикулярно фоновому полю. Скорость распространения волны вдоль силовой линии определяется величиной магнитного поля и плотностью плазмы. Поскольку по краям замкнутых силовых линий магнитосферы находится ионосфера, которая из-за высокой проводимости способна отражать эти колебания, на них формируются стоячие альфвеновские волны.

Другой ветвью колебаний, которые распространяются вдоль линий магнитного поля, является медленный магнитный звук (ММЗ). Он представляет собой продольные колебания, распространяющиеся вдоль трубок силовых линий. Полное описание ММЗ, помимо теории МГД, требует привлечения кинетического подхода [Козлов, Леонович, 2011].

Еще одной ветвью МГД-колебаний является быстрый магнитный звук (БМЗ). Направление распространения БМЗ-волн не зависит от направления магнитного поля. Неоднородность магнитосферы обуславливает связь БМЗ-мод с альфвеновскими, одним из источников возникновения которых в магнитосфере и являются БМЗ-колебания. В определенных условиях частота БМЗ-волны совпадает с частотой альфвеновских стоячих колебаний, что приводит к возникновению альфвеновского резонанса — резонансной раскачке альфвеновской волны быстрым магнитным звуком [Southwood, 1974; Chen and Hasegawa, 1974; Leonovich and Mazur, 1989]. БМЗ, в свою очередь, попадает в магнитосферу из солнечного ветра, возникает на границе магнитосферы благодаря сдвиговому течению или генерируются неустойчивостями плазмы внутри нее [Lee et al., 1981; Potapov, Mazur, 1994].

На основе морфологических особенностей пульсаций, их разделяют на две категории: (1) Pc, периодические и квазипериодические, обычно имеющие выраженный спектральный максимум; (2) Pi, иррегулярные, проявляющиеся импульсами, длящимися в пределах нескольких минут и имеющие чаще всего широкий спектр. Помимо спектральных особенностей и длительности, пульсации Pc и Pi отличаются и другими характеристиками. Например,

импульсные пульсации чаще наблюдаются в ночные часы, а непрерывным свойственно появление в дневные [Троицкая, 1956].

И первый, и второй вид пульсаций разделяют по частотам на два типа по длине периодов: короткопериодные, с периодами 0,2-10 секунд и длиннопериодные, включающие в себя колебания с более низкими частотами. Короткопериодные пульсации обычно представляют собой бегущие вдоль силовой линии магнитного поля волны. Для них характерна частотная и амплитудная модуляция. Длиннопериодные пульсации, в свою очередь, связывают со стоячими волнами. Широко применяется более детальная классификация волн по частоте [Jacobs et al., 1964, Троицкая и Гульельми, 1969]. Хоть это разделение и имеет под собой определенную физическую подоплеку, колебания с близкими частотами могут быть проявлениями разных явлений. К диапазону Pc1 периодических пульсаций относятся пульсации с периодами 0,2-5 секунд, к Pc2 — 5-10 секунд, к Pc3 — 10-45 секунд, к Pc4 — 45150 секунд, к Pc5 — 150-600 секунд. Кроме того, выделяют диапазон Pc6, к которому относят колебания с периодами более 600 секунд. Иррегулярные пульсации делятся на три диапазона: Pi1 охватывает периоды от 1 до 40 секунд, Pi2 — от 40 до 150 секунд, Pi3 — более 150 секунд. Максимальная частота пульсаций соответствует гирочастоте протонов в магнитосфере — порядка нескольких герц.

Среди длиннопериодных колебаний выделяют два класса, основываясь на масштабе колебаний в азимутальном направлении: пульсации с малыми и большими азимутальными волновыми числами т. Малыми т считаются значения порядка единиц, а большими — порядка десятков и сотен (рис. 1). Значения из диапазона 10-20 часто относят к промежуточным значениям азимутального волнового числа.

Существует ряд способов определения т [Zong et al., 2017]. Обычно эти методики сводятся к нахождению отношения разности фаз волны в азимутально разнесенных точках измерения к разности долгот между ними. При этом могут быть использованы как наземные, так и спутниковые данные. Принято считать, что у волн, распространяющихся на восток и на запад, значения т положительные и отрицательные, соответственно.

Рисунок 1. Колебания с большими и малыми азимутальными волновыми числами.

Оценивание величины азимутального волнового числа играет важную роль в определении механизмов генерации тех или иных длиннопериодных пульсаций. Волны с источниками в солнечном ветре, либо связанные с его взаимодействием с магнитосферой, имеют малые, порядка единиц, азимутальные волновые числа. Это объясняется сильным затуханием волн с большой азимутальной компонентой между магнитопаузой и силовыми линиями, на которых мог бы возникнуть резонанс [Eriksson et. al., 2005]. Поэтому внемагнитосферные процессы не эффективны в качестве источников волн с высокими m — в этом случае основная часть энергии колебаний не проникает в магнитосферу [Гульельми, Потапов, 1984]. Колебаниям с малыми m свойственна преимущественно тороидальная поляризация. Радарные наблюдения показывают, что обычно такие волны распространяются к полюсу [Yeoman et al., 2012]. Теория резонанса силовых линий объясняет эту особенность тем, что за пределами плазмопаузы вслед за альфвеновской скоростью с ростом номера магнитной оболочки снижается частота резонанса силовых линий, что приводит к распространению фазы волны к полюсу [Walker et al., 1979].

Волны, генерирующиеся внутримагнитосферными процессами, имеют большие, порядка десятков, и даже сотен, азимутальные волновые числа. Зачастую эти волны идентифицируют как полоидальные альфвеновские моды: силовые линии при колебаниях этой моды смещаются в меридиональной плоскости; в отличие от них, тороидальная мода представляет собой колебания

силовых линий преимущественно в азимутальном направлении (рис. 2). С помощью радарных наблюдений обнаружено, что фаза волн с большими m обычно распространяется от полюса к экватору [Tian et al., 1991; Yeoman et al., 1992, 2000]. Для случая распространяющихся на запад волн авторы работы [Mager et al., 2009] предположили, что эта особенность связана с ростом скорости дрейфа заряженных частиц в азимутальном направлении с увеличением расстоянии от Земли. Из-за разности в скорости, облако заряженных частиц вытягивается в виде спирали в экваториальной плоскости. Это вызывает движение фазы волны в сторону Земли поперек магнитных оболочек и, соответственно её движение от полюса к экватору у поверхности Земли. Волны с промежуточными значениями азимутальных волновых чисел могут в каждом отдельном случае иметь свойства как пульсаций с большими m, так и с малыми [Yeoman et al., 2010; Hao et al., 2014].

Рисунок 2. Тороидальные и полоидальные колебания.

Часто форма колебаний Pel, самых короткопериодных из УНЧ-волн, обусловлена биениями — периодическими изменениями амплитуды волны, из-за которых их принято называть жемчужинами [Sucksdorff, 1936]. Причина возникновения жемчужин состоит в дисперсии скоростей при распространении колебаний вдоль силовых линий и отражении от ионосферы в противоположных полушариях. Характерный спектр жемчужин представляет собой череду наклонных элементов. В пределах одного волнового пакета высокочастотные колебания имеют скорость ниже, чем низкочастотные. Огибающая колебаний имеет период порядка 100 секунд, а их частота за это

время возрастает на 0,1-0,3 Гц [Demekhov, 2007]. Генерацию жемчужин связывают с температурной анизотропией магнитосферной плазмы, благодаря которой возникают ионно-циклотронные волны. Хотя источником таких волн считаются процессы внутри магнитосферы, по данным многих авторов, на них в свою очередь могут влиять колебания параметров солнечного ветра и межпланетного магнитного поля [Kaye, Ктуе^оп, 1979]. Однако, только небольшая часть жемчужин связана с внезапным началом бурь и внезапными импульсами межпланетного магнитного поля. При этом остается не вполне понятным, что именно инициирует развитие неустойчивости в других случаях [Engebretson е! а1., 2002]. Пульсации типа Рс1 могут наблюдаться одновременно в диапазоне нескольких десятков градусов по долготе и нескольких градусов по широте. Наиболее часто они регистрируются в ранние утренние часы. Отмечается зависимость их частоты и других свойств от времени суток [Афанасьева, 1978], сезона [Яхнин и др., 2004], а также от фазы солнечного цикла [Матвеева, 1987].

Короткопериодные иррегулярные пульсации, Р11, отличаются разнообразием морфологических признаков. В отличие от пульсаций Рс1, Р11 имеют широкий спектр и регистрируются одновременно в сопряженных точках. Наиболее часто наблюдающиеся типы таких пульсаций обозначаются аббревиатурами Р1Б, Р1С и КУП (колебания убывающего периода). Их активность существенно возрастает во время геомагнитных бурь и при развитии суббурь и часто совпадает с усилением авроральных сияний, поглощением радиошумов и ионосферными возмущениями [Троицкая, Гульельми, 1969]. Например, наличие пульсаций Р1Б — широкополосных шумовых импульсов длительностью 1-3 минуты — характерно для аврорального брейкапа. Их высокая частота по сравнению с другими видами пульсаций, связанных с суббурями, позволяет точно определить время начала события. Некоторым затруднением при этом является то, что область их наблюдения часто меньше, чем в случае других видов пульсаций, кроме того, для их регистрации требуются магнитометры с высоким временным разрешением. Источником большинства пульсаций Р1Б считаются колебания амплитуды ионосферных токов, вызванные изменениями в проводимости,

связанными с высыпаниями электронов [Гульельми, Золотухина, 1980; Магер, Климушкин, 2007].

Пульсации типа Р1С наблюдаются в течение большего по сравнению с Р1Б периода времени, до нескольких часов, и имеют более узкий, чем у Р1Б спектр с преобладающими частотами в полосе 100-200 мГц. Они представляют собой серию импульсов, разделенных интервалами в 5-15 секунд. Такие колебания часто наблюдаются в восстановительную фазу суббури и сопровождаются колебаниями свечения авроральных сияний и риометрического поглощения. Как и в случае Р1Б, их источником считаются ионосферные токи и токи, вытекающие из ионосферы. Пульсации Р1С модулируются под воздействием пульсирующих высыпаний частиц, меняющих проводимость ионосферы. Максимальные амплитуды Р1Б свойственны авроральным областям, в то время как наиболее интенсивные пульсации Р1С регистрируются скорее вблизи экваториальной границы авроральной зоны. Характерны два максимума появления таких пульсаций, в районе местной полуночи и в предполуденном секторе. Причем в полуночном максимуме наблюдаются и Р1Б, и Р1С, в то время как для предполуденного свойственны только Р1С. Из-за того, что их источник находится в ионосфере, эти виды колебаний редко регистрируются в магнитосфере, так как они не могут туда распространяться.

Во время развития сильных суббурь в районе восточной электроструи наблюдаются КУП — широкополосные сигналы, частота которых постепенно увеличивается начиная от десятых долей до 1-2 Гц. Скорость роста обычно составляет 5-30 мГц в минуту. При этом она выше в послеполуденном секторе и ниже в предполуденном, кроме того, возрастает с уменьшением широты наблюдений [Р1ккага1пеп е! а1., 1983]. Конечная частота КУП также выше на низких широтах, однако обычно не превышает гирочастоты ионов гелия в экваториальной плоскости на соответствующей силовой линии. Такие колебания регистрируются сериями, каждый элемент в течение нескольких десятков минут. Их спектры напоминают спектры жемчужин, но в свойствах этих типов волн есть существенные различия. Например, КУП наблюдаются одновременно в сопряженных точках. Известно небольшое число случаев, когда колебания этого типа одновременно с наземными магнитометрами

наблюдались и в магнитосфере [Perraut et al., 1978]. Их источником, как и в случае Pc1, считается ионно-циклотронная неустойчивость.

Основным источником пульсаций диапазона Pc2 также принято считать ионно-циклотронную неустойчивость. Однако, в этом случае в ионно-циклотронном резонансе участвуют тяжелые ионы, гелий и кислород [Fraser et al., 1992]. Их количество в магнитосфере существенно возрастает в возмущенные периоды, что совпадает с условиями наблюдения пульсаций Pc2 на средних широтах. Помимо этого, возрастает частота их наблюдений и средняя амплитуда в максимумы солнечного цикла [Троицкая, Гульельми, 1969], что также согласуется с колебаниями количества ионов кислорода в магнитосфере. Кроме того, в диапазоне Pc2 могут находиться частоты высших гармоник альфвеновского резонанса силовых линий. Во время низкой геомагнитной активности на земной поверхности эти пульсации преимущественно наблюдаются в высоких магнитных широтах, относящихся к авроральным областям. В работе [Гульельми и др., 1989] высказана гипотеза о том, что на средних широтах среди волн диапазона Pc2 есть те, которые проникают в магнитосферу извне. По результатам обработки и анализа данных обсерватории Борок и их сравнения с условиями в межпланетной среде, авторы предположили, что часть наблюдаемых пульсаций обусловлена неустойчивостью распределения протонов солнечного ветра перед фронтом магнитосферы.

Пульсации диапазонов Pc3 и Pc4 считаются наиболее часто наблюдаемыми видами колебаний магнитного поля Земли. На дневной стороне пульсации этого типа регистрируются практически непрерывно, как на поверхности, так и в магнитосфере [Saito, 1969]. По мере удаления от полуденного меридиана их амплитуда снижается. С увеличением геомагнитной широты она возрастает. Также возрастает и период колебаний. Нередко, особенно в возмущенных условиях, в одной точке одновременно наблюдаются колебания Pc3 и Pc4.

Для колебаний этих диапазонов характерна эллиптическая поляризация на средних и высоких широтах и близкая к линейной — на низких, причем плоскость поляризации обычно сонаправлена с меридианом. В случае

эллиптической поляризации, как правило, в северном полушарии в нижних средних широтах в предполуденном секторе преобладает левое вращение, а в послеполуденном — правое; в верхних средних и высоких широтах наблюдается обратная картина ^уЬ1п, 1967, ЯоиШшоо^ 1974].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Челпанов Максим Алексеевич, 2020 год

Список литературы

Астафьева Н.М. Вейвлет-анализ: основы теории и примеры применения // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. № 11. С. 1145-1170.

Бернгардт О.И., Кутелев К.А., Куркин В.И., Гркович К.В., Ямпольский Ю.М., Кащеев А.С., Кащеев С.Б., Галушко В.Г., Григорьева С.А., Кусонский О.А. Двухпозиционная локация высокоширотных ионосферных неоднородностей с использованием декаметрового радара EKB и радиотелескопа УТР-2: первые результаты // Известия вузов. Радиофизика. 2015. Т. 58. № 6. С. 433-453.

Большакова О.В., Боровкова О.К., Троицкая В.А., Клейменова Н.Г. Интенсификация геомагнитных пульсаций Рс4 в условиях спокойной магнитосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1995. Т. 35. № 3. С. 143-145.

Гульельми А.В. Геомагнитные пульсации внемагнитосферного происхождения // Геомагнетизм и высокие слои атмосферы. 1984. Т. 7. С. 114151.

Гульельми А.В., Золотухина Н.А. Возбуждение альфвеновских колебаний магнитосферы асимметричным кольцевым током // Исслед. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1980. Вып. 50. С. 129-138.

Гульельми А.В., Калишер А.Л., Русакова Т.Б. Реакция колебаний магнитосферы в диапазоне Pc2 на изменение модуля ММП // Геомагнетизм и аэрономия. 1989. Т. 29. № 1. С. 33-37.

Золотухина Н.А. О возбуждении альвеновских волн в магнитосфере движущимся источником // Исслед. по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. 1974. Вып. 34. С. 20-23.

Козлов Д.А., Леонович А.С. Трансформация и поглощение МГД-колебаний в плоскослоистых моделях магнитосферы Земли // Солнечно-земная физика. 2011. Вып. 17. С. 102-109.

Костарев Д.В., Магер П.Н. Дрейфово-компрессионные волны, распространяющиеся в направлении дрейфа энергичных электронов в магнитосфере // Солнечно-земная физика. 2017. Т. 3, № 3. С. 18-27.

Леонович A.C., Мазур В.А. Собственные сверхнизкочастотные магнитозвуковые колебания ближнего плазменного слоя // Космические исследования. 2008. Т. 46, № 4, С. 336-343.

Магер П.Н., Климушкин Д.Ю. Генерация альфвеновских волн движущейся неоднородностью плазмы в магнитосфере // Физика плазмы. 2007. Т. 33, № 5. С. 435-442.

Мазур В.А. Резонансное возбуждение магнитосферы гидромагнитными волнами, падающими из солнечного ветра // Физика плазмы. 2010. Т. 36, № 11. С. 1013-1023.

Мазур Н.Г., Федоров Е.Н., Пилипенко В.А. Продольная структура баллонных МГД возмущений в модельной магнитосфере // Космические исследования. 2014. Т. 52, № 3. С. 187.

Матвеева Э.Т. Циклическая вариация активности геомагнитных пульсаций Рс1 // Геомагнетизм и аэрономия. 1987. Т. 27. № 3. С. 455.

Соболев А.В., Бурнашев А.Н., Сергеева Г.П. Геомагнитные пульсации Pc3 и их связь с межпланетным магнитным полем / Структура и динамика геофизических явлений в высокоширотной ионосфере: Сборник научных трудов. — Якутский филиал СО АН СССР, Якутск, 1987. — 136 с.

Троицкая В.А. Короткопериодные возмущения электромагнитного поля Земли / Вопросы изучения переменных электромагнитных полей. — Наука, Москва, 1956. С. 27-61.

Троицкая В.А., Гульельми А.В. Геомагнитные пульсации и диагностика магнитосферы // Успехи физических наук. 1969. Т. 97. С. 453-495.

Троицкая В.А., Плясова-Бакунина Т.А. Связь периодов колебаний Pc2-4 с положением границы магнитосферы // Геомагнетизм и аэрономия. 1970. Т. 10. № 6. С. 1119-1121.

Яхнин А.Г., Яхнина Т.А., Демехов А.Г., Маннинен Ю., Култима Й., Кангас Й. Сезонный ход частоты геомагнитных пульсаций Рс1 и вариации широты локализованных протонных высыпаний // Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т. 44. № 3. С. 282-287.

Afanasyeva L.T. Space-time distribution of geomagnetic pulsations and its dependence on the geomagnetic activity // Acta Geodaetica. 1978. V. 13. P. 239-271.

Anderson B.J. Statistical studies of Pc 3-5 pulsations and their relevance for possible source mechanisms of ULF waves // Ann. Geophysicae. 1993. Vol. 11. P. 128-

Anderson B.J., M.J. Engebretson, S.P. Rounds, L.J. Zanetti, T.A. Potemra A statistical study of Pc 3-5 pulsations observed by the AMPTE/CCE Magnetic Fields Experiment, 1. Occurrence distributions // J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95(A7), P. 10495-10523.

Baddeley L.J., D.A. Lorentzen, N. Partamies, W. Denig, V.A. Pilipenko, Oksavik K., X. Chen, Y. Zhang Equatorward propagating auroral arcs driven by ULF wave activity: Multipoint ground and space based observations in the dusk sector auroral oval // J. Geophys. Res. Space Physics. 2017. V. 122(5). P. 5591-5605.

Baddeley L.J., T.K. Yeoman, D.M. Wright, K.J. Trattner, B.J. Kellet Statistical study of unstable particle populations in the global ring current and their relation to the generation of high m ULF waves // Ann. Geophys. 2004. Vol. 22. P. 4229-4241.

Baker G., E.F. Donovan, B.J. Jackel A comprehensive survey of auroral latitude Pc5 pulsation characteristics // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. P. 1384.

Baker K.B., M.J. Engebretson, A.S. Rodger, R.L. Arnoldy The coherence scale length of band-limited Pc3 pulsations in the ionosphere // Geophys Res Lett. 1998. Vol. 25. P. 2357-2360.

Berngardt O.I., N.A. Zolotukhina, A.V. Oinats Observations of field-aligned ionospheric irregularities during quiet and disturbed conditions with EKB radar: first results // Earth, Planets and Space. 2015. Vol. 67, Iss. 1(143).

Blanchard, G.T., S. Sundeen, K.B. Baker Probabilistic identification of high-frequency radar backscatter from the ground and ionosphere based on spectral characteristics // Radio Sci. 2009. Vol. 44. RS5012.

Bland E.C., A.J. McDonald, F.W. Menk, J.C. Devlin Multipoint visualization of ULF oscillations using the Super Dual Auroral Radar Network // Geophys. Res. Lett. 2014. Vol. 41. P. 6314-6320.

Bristow W.A., R.A. Greenwald, J.P. Villain On the seasonal dependence of medium-scale atmospheric gravity waves in the upper atmosphere at high latitudes // J. Geophys. Res. 1996. Vol. 101(A7). P. 15685-15699.

Chapman S., Bartels J. Geomagnetism, Volume 1. - Clarendon Press, Oxford, 1962. - 544 c.

Chen L., A. Hasegawa A theory of long-period magnetic pulsations, 1. Steady state excitation of field line resonance // J. Geophys. Res. 1974a. Vol. 79, 1024-1032.

Chen L., A. Hasegawa A theory of long-period magnetic pulsations, 2. Impulse excitation of surface eigenmode // J. Geophys. Res. 1974b. Vol. 79, 1033-1039.

Chen L., A. Hasegawa Kinetic theory of geomagnetic pulsations: 1. Internal excitations by energetic particles // J. Geophys. Res. 1991. Vol. 96, 1503-1512.

Chisham G., M. Lester, S. E. Milan, M. P. Freeman, W. A. Bristow, A. Grocott et al. A decade of the Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN): scientific achievements, new techniques and future directions // Surv Geophys. 2007. Vol. 28, Iss. 1. P. 33-109.

Chisham G., Orr D. Statistical studies of giant pulsations (Pgs): Harmonic mode // Planetary and Space Science. 1991. Vol. 39, Iss. 7. P. 999-1006.

Chisham G., D. Orr A statistical study of the local time asymmetry of Pc 5 ULF wave characteristics observed at midlatitudes by SAMNET // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102(A11). P. 24339-24350.

Clilverd M.A., et al. In-situ and ground-based intercalibration measurements of plasma density at L = 2.5 // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108(A10), P. 1365.

Cousins, E.D.P., S.G. Shepherd Statistical characteristics of small-scale spatial and temporal electric field variability in the high-latitude ionosphere // J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117. A03317.

Crabtree C., L. Chen Finite gyroradius theory of drift compressional modes // Geophys. Res. Lett. 2004. Vol. 31. L17804.

Crabtree C., W. Horton, H.V. Wong, J.W. van Dam Bounce-averaged stability of compressional modes in geotail flux tubes // J. Geophys. Res. 2003. Vol. 108. P. 1084.

Demekhov A.G. Recent progress in understanding Pc1 pearl formation // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2007. Vol. 69 P. 1609-1622.

Engebretson, M. J., W. K. Peterson, J. L. Posch, M. R. Klatt, B. J. Anderson, C. T. Russell, H. J. Singer, R. L. Arnoldy, H. Fukunishi Observations of two types of Pc 1-2 pulsations in the outer dayside magnetosphere // J. Geophys. Res. 2002. Vol. 107(A12), P. 1451.

Eriksson, P. T. I., L. G. Blomberg, A. D. M. Walker, K.-H. Glassmeier Poloidal ULF oscillations in the dayside magnetosphere: a Cluster study // Ann. Geophys. 2005. Vol. 23. P. 2679-2686.

Eriksson P. T. I., Blomberg L. G., Glassmeier K.-H. Cluster satellite observations of mHz pulsations in the dayside magnetosphere // Advances in Space Research. 2006. V. 38. P. 1730-1737.

Fenrich F.R., J.C. Samson, G. Sofko, R.A. Greenwald ULF high- and low-m field line resonances observed with the Super Dual Auroral Radar Network // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100. P. 21535-21547.

Foster G. Wavelets for period analysis of unevenly sampled time series // Astronomical Journal. 1996. V. 112. P. 1709-1729.

Fraser B.J., J.C. Samson, Y.D. Hu, R.L. McPherron, C.T. Russell Electromagnetic ion cyclotron waves observed near the oxygen cyclotron frequency by ISEE 1 and 2 // J. Geophys. Res. 1992. Vol. 97(A3). P. 3063-3074.

Gauld J.K., T.K. Yeoman, J.A. Davies, S.E. Milan, F. Honary SuperDARN HF propagation and absorption response to the substorm expansion phase // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20. P. 1631-1645.

Glassmeier K.-H., S. Buchert, U. Motschmann, A. Korth, A. Pedersen Concerning the generation of geomagnetic giant pulsations by drift-bounce resonance ring current instabilities // Ann. Geophys. 1999. Vol. 17. P. 338-350.

Greenstadt E.W., M.M. Mellott, R.L. McPherron, C.T. Russell, H.J. Singer, D.J. Knecht Transfer of pulsation-related wave activity across the magnetopause: observations of corresponding spectra by ISEE1 and ISEE2 // Geophys Res Lett. 1983. Vol. 10. P. 659-662.

Greenwald R.A., K.B. Baker, J.R. Dudeney, M. Pinnock, T.B. Jones, E.C. Thomas, J.P. Villain, J.C. Cerisier, C. Senior, C. Hanuise, R.D. Hunsucker, G. Sofko, J. Koehler, E. Nielsen, R. Pellinen, A.D.M. Walker, N. Sato, H. Yamagishi DARN/SuperDARN // Space Science Reviews. 1995. Vol. 71(1). P. 761-796.

Grossman A., Morlet J. Decomposition of Hardy Functions into Square Integrable Wavelets of Constant Shape // SIAM J. Math. Anal. 1984. V. 15 (4). P. 723736.

Gupta J.C. Long period Pc5 pulsations // Planet. Space Sci. 1975. V. 23. P. 733750.

Hao Y.X., Q.-G. Zong, Y. F. Wang, X.-Z. Zhou, H. Zhang, S.Y. Fu, et al. Interactions of energetic electrons with ULF waves triggered by interplanetary shock: Van Allen Probes observations in the magnetotail // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2014. Vol. 119. P. 8262-8273.

Harrold B.G., J.C. Samson Standing ULF modes of the magnetosphere: A theory // Geophys Res Lett. 1992. Vol. 19. P. 1811-1814.

Hasegawa A. Drift mirror instability in the magnetosphere // Physics of Fluids. 1969. Vol. 12. P. 2642.

Hori T., N. Nishitani, S.G. Shepherd, J.M. Ruohoniemi, M. Connors, M. Teramoto, et al. Substorm-associated ionospheric flow fluctuations during the 27 March 2017 magnetic storm: SuperDARN-Arase conjunction // Geophysical Research Letters. 2018. Vol. 45. P. 9441-9449.

Hughes J. M., W.A. Bristow, R.A. Greenwald, R.J. Barnes Determining characteristics of HF communications links using SuperDARN // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20. P. 1023-1030.

Hurricane O.A., R. Pellat, F.V. Coroniti The kinetic response of a stochastic plasma to low frequency perturbations // Geophys. Res. Lett. 1994, Vol. 21(4). P. 253256.

Hughes W.J., D.J. Southwood The screening of micropulsation signals by the atmosphere and ionosphere // Journal of Geophysical Research. 1976. Vol. 81(19). P. 3234-3240.

Frissell N.A., J.B.H. Baker, J.M. Ruohoniemi, A.J. Gerrard, E.S. Miller, J.P. Marini, M.L. West, W.A. Bristow Climatology of medium-scale traveling ionospheric disturbances observed by the midlatitude Blackstone SuperDARN radar // J. Geophys.Res. 2014. Vol. 119. P. 7679-7697.

Jacobs J.A., Y. Kato, S. Matsushita, V.A. Troitskaya Classification of geomagnetic micropulsations // J.Geophys.Res. 1964. Vol. 69. P. 180-181.

James M.K., T.K. Yeoman, P.N. Mager, D.Yu. Klimushkin The spatio-temporal characteristics of ULF waves driven by substorm injected particles // J. Geophys. Res. Space Phys. 2013. Vol. 118. P. 1737-1749.

James M.K., T.K. Yeoman, P.N. Mager, D.Yu Klimushkin Multiradar observations of substorm-driven ULF waves // J. Geophys. Res. Space Phys. 2016. Vol. 121. P. 5213-5232.

Kaye S.M., M.G. Kivelson Observations of Pc 1-2 waves in the outer magnetosphere // J. Geophys. Res. 1979. Vol. 84. P. 4267-4276.

Kepko L., M. Kivelson Generation of Pi2 pulsations by bursty bulk flows // J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104(A11). P. 25021-25034.

Kepko L., H.E. Spence, H.J. Singer ULF waves in the solar wind as direct drivers of magnetospheric pulsations // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29(8). P. 39-139-4.

Kessel R.L. Solar wind excitation of Pc5 fluctuations in the magnetosphere and on the ground // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. A04202.

Kivelson M.G., J. Etcheto, J.G. Trotignon Global compressional oscillations of the terrestrial magnetosphe: The evidence and a model // J. Geophys. Res. 1984. Vol. 89, P. 9851.

Kivelson M.G., D.J. Southwood Resonant ULF waves: A new interpretation // Geophys. Res. Lett. 1985. Vol. 12. P. 49-52.

Klimushkin D.Yu., P.N. Mager Spatial structure and stability of coupled Alfven and drift compressional modes in non-uniform magnetosphere: Gyrokinetic treatment // Planet. Space Sci. 2011. Vol. 59, Iss. 13. P. 1613-1620.

Klimushkin D.Yu., Mager P.N. The Alfven mode gyrokinetic equation in finite-pressure magnetospheric plasma // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2015. Vol. 6. P. 4465-4474.

Klimushkin D.Yu., Mager, P.N., Glassmeier K.-H. Spatio-temporal structure of Alfven waves excited by a sudden impulse localized on an L-shell // Ann. Geophys. 2012a. Vol. 30(7). P. 1099-1106.

Klimushkin D.Yu., P.N. Mager, V.A. Pilipenko On the ballooning instability of the coupled Alfven and drift compressional modes // Earth, Planets, and Space. 20126. Vol. 64. P. 777-781.

Kokobun S. Statistical Characteristics of Pc5 Waves at Geostationary Orbit // Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 1985. V. 37. P. 759-779.

Kremser G., A. Korth, J.A. Fejer, B. Wilken, A.V. Gurevich, E. Amata Observations of quasi-periodic flux variations of energetic ions and electrons associated with Pc 5 geomagnetic pulsations // J. Geophys. Res. 1981. Vol. 86(A5). P. 3345-3356.

Le G., S.-H. Chen, Y. Zheng, C.T. Russell, J.A. Slavin, C. Huang, S.M. Petrinec, T.E. Moore, J. Samson, H.J. Singer, K. Yumoto Coordinated polar spacecraft, geosynchronous spacecraft, and ground-based observations of magnetopause processes and their coupling to the ionosphere // Ann. Geophys. 2004. Vol. 22 P. 4329-4350.

Le G., Chi P.J., Strangeway R.J., Slavin J.A. Observations of a unique type of ULF wave by low-altitude Space Technology 5 satellites // J. Geophys. Res. 2011. V. 116, A08203.

Lee L.C., R.L. Albano, J.R. Kan Kelvin-Helmholtz instability in the magnitopause-boundary layer region // J. Geophys. Res. 1981. Vol. 86(A1). P. 54-58.

Leonovich A. S., D.A. Kozlov, V.A. Pilipenko Magnetosonic resonance in a dipole-like magnetosphere // Ann. Geophys. 2006. Vol. 24. P. 2277-2289.

Leonovich A.S., D.A. Kozlov Magnetosonic resonances in the magnetospheric plasma // Earth Planets Space. 2013. Vol. 65. P. 369-384.

Li, Y., B. J. Fraser, F. W. Menk, D. J. Webster, K. Yumoto Properties and sources of low and very low latitude Pi2 pulsations // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103(A2). P. 2343-2358.

Mager P.N., D.Y. Klimushkin Alfven ship waves: High m ULF pulsations in the magnetosphere generated by a moving plasma inhomogeneity // Ann. Geophys. 2008. Vol. 26. P. 1653-1663.

Mager P.N., D.Yu. Klimushkin, N. Ivchenko On the equatorward phase propagation of high-m ULF pulsations observed by radars // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2009. Vol. 71, I. 16. P. 1677-1680.

Mager P.N., D.Yu. Klimushkin, D.V. Kostarev Drift-compressional modes generated by inverted plasma distributions in the magnetosphere // J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118. P. 4915-4923.

Mager P.N., O.I. Berngardt, D.Yu. Klimushkin, N.A. Zolotukhina, O.V. Mager First results of the high-resolution multibeam ULF wave experiment at the Ekaterinburg SuperDARN radar: Ionospheric signatures of coupled poloidal Alfven and drift-compressional modes // Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics. 2015. Vol. 130-131 (0). P. 112-126.

Mathie R.A., I.R. Mann, F.W. Menk, D. Orr Pc5 ULF pulsations associated with waveguide modes observed with the IMAGE magnetometer array // J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104(A4). P. 7025-7036.

Matsuoka H., A.S. Yukimatu, H. Yamagishi, N. Sato, G.J. Sofko, B.J. Fraser et al. Coordinated observations of Pc3 pulsations near cusp latitudes // J Geophys Res. 2002. Vol. 107. P. 1400.

Menk F. W., D. Orr, M. A. Clilverd, A. J. Smith, C. L. Waters, B. J. Fraser Monitoring spatial and temporal variations in the dayside plasmasphere using geomagnetic field line resonances // J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104, P. 19955-19970.

McDiarmid D.R., W. Allan Simulation and analysis of auroral radar signatures generated by a magnetospheric cavity mode // J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95(A12). P. 20911-20922.

McPherron R. L. Magnetic Pulsations: Their Sources and Relation to Solar Wind and Geomagnetic Activity // Surveys in Geophysics. 2005. Vol. 26. P. 545 - 592.

Menk F.W. Magnetospheric ULF waves: a review / The Dynamic Magnetosphere под ред. Liu W., Fujimoto M. — Springer Science & Business Media, 2011. - 368 с.

Naim H., M.F. Bashir, G. Murtaza On the drift magnetosonic waves in anisotropic low beta plasmas // Physics of Plasmas. 2014. Vol. 21 (10). P. 102-112.

Nielsen E. The STARE system and some of its applications / IMS Source Book. - AGU, Washington, D.C., USA, 1982. - P. 213-224.

Nishitani N., J.M. Ruohoniemi, M. Lester, J.B.H. Baker, A.V. Koustov, S.G. Shepherd, et al. Review of the accomplishments of mid-latitude Super Dual Auroral Radar Network (SuperDARN) HF radars // Progress in Earth and Planetary Science. 2019. Vol. 6, Iss. 1.

Nosé M., T. Iyemori, M. Sugiura, J.A. Slavin A strong dawn/dusk asymmetry in Pc5 pulsation occurrence observed by the DE-1 satellite // G. Research Lett. 1995. Vol. 22. P. 2053-2056.

Olson J.V., G. Rostoker Longitudinal phase variations of Pc 4-5 micropulsations // J. Geophys. Res. 1978. Vol. 83(A6). P. 2481-2488.

Perraut S., R. Gendrin, P. Robert, A. Roux, C. de Villedary, D. Jones ULF waves observed with magnetic and electric sensors on GEOS-1 // Space Sci. Rev. 1978. Vol. 22. P. 347.

Pikkarainen, T., J. Kangas, B. Kiselev, N. Maltseva, R. Rakhmatulin, S. Solovjev Type IPDP magnetic pulsations and the development of their sources // J. Geophys. Res. 1983. Vol. 88(A8). P. 6204-6212.

Ponomarenko P.V., Menk F.W., Waters C.L. Visualization of ULF waves in SuperDARN data // Geophys. Res. Lett. 2003. Vol. 30. P. 1926.

Ponomarenko P.V., St-Maurice J.-P., Waters C. L., Gillies R.G., Koustov A.V. Refractive index effects on the scatter volume location and Doppler velocity estimates of ionospheric HF backscatter echoes // Ann. Geophys. 2009. Vol. 27. P. 4207-4219.

Potapov A.S., V.A. Mazur Pc3 pulsations: From the source in the upstream region to Alfven resonances in the magnetosphere. Theory and observations // Geophysical Monograph. 1994. Vol. 81. P. 135-145.

Prikryl P., R.A. Greenwald, G.J. Sofko, J.-P. Villain, C.W.S. Ziesolleck, E. Friis-Christensen Solar-wind driven pulsed magnetic reconnection at the dayside magnetopause, Pc5 compressional oscillations, and field line resonances // J. Geophys. Res. 1998. Vol. 103. P. 17307-17322.

Prikryl P., G. Provan, K.A. McWilliams, T.K. Yeoman Ionospheric cusp flows pulsed by solar wind Alfven waves // Ann. Geophys. 2002. Vol. 20. P. 161-174.

Rae I.J., F.R. Fenrich, M. Lester, K.A. McWilliams, J.D. Scudder Solar wind modulation of cusp particle signatures and their associated ionospheric flows // J. Geophys. Res. 2004. Vol. 109. A03223.

Rae I.J., I.R. Mann, C.E.J. Watt, L.M. Kistler, W. Baumjohann Equator-S observations of drift mirror mode waves in the dawnside magnetosphere // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. A11203.

Ribeiro A.J., J.M. Ruohoniemi, J.B.H. Baker, L.B.N. Clausen, S. de Larquier, R.A. Greenwald A new approach for identifying ionospheric backscatter in midlatitude SuperDARN HF radar observations // Radio Sci. 2011. Vol. 46. RS4011.

Rosenbluth M.N. Magnetic trapped-particle modes // Phys. Rev. Lett. 1981. Vol. 46. P. 1525-1528.

Rostoker G., B.T. Sullivan Polarization characteristics of Pc5 magnetic pulsations in the dusk hemisphere // Planet. Space Sci. 1987. Vol. 35. P. 429-438.

Ruohoniemi J.M., R.A. Greenwald, K.B. Baker, J.C. Samson HF radar observations of Pc-5 field line resonances in the midnight early morning MLT sector // J Geophys Res. 1991. Vol. 96. P. 15697-15710.

Ruohoniemi J.M., R.A. Greenwald, K.B. Baker, J.P. Villain, M.A. McCready Drift motions of small-scale irregularities in the high-latitude F region: An experimental comparison with plasma drift motions // J. Geophys. Res. 1987. Vol. 92(A5), P. 4553-4564.

Saito T. Geomagnetic pulsations // Space Science Reviews. 1969. Vol. 10. P. 319-412.

Samson J.C., J.A. Jacobs, G. Rostoker Latitude-dependent characteristics of long-period geomagnetic micropulsations // J. Geophys. Res. 1971. Vol. 76(16) P. 3675-3683.

Samson J. C., R. A. Greenwald, J. M. Ruohoniemi, K. B. Baker High-frequency radar observations of atmospheric gravity waves in the high-latitude ionosphere // Geophys. Res. Lett. 1989. Vol. 16, Iss. 8. P. 875-878.

Samson J.C., Harrold B.G., Ruohoniemi J.M., Greenwald R.A., Walker A.D.M. Field line resonances associated with MHD waveguides in the magnetosphere // Geophys. Res. Lett. 1992. Vol. 25. P. 3701-3704.

Samson J.C., T.J. Hughes, F. Creutzberg, D.D. Wallis, R.A. Greenwald, J.M. Ruohoniemi Observations of a detached, discrete arc in association with field line resonances // J Geophys Res. 1991. Vol. 96. P. 15683-15695.

Shepherd S.G. Altitude-adjusted corrected geomagnetic coordinates: definition and functional approximations // J. Geophys. Res. 2014. Vol. 119. P. 1-21.

Sibeck D. G., W. Baumjohann, R.C. Elphic, D.H. Fairfield, J.F. Fennell, W.B. Gail, L.J. Lanzerotti, R.E. Lopez, H. Luehr, A.T.Y. Lui, C.G. Maclennan, R.W. McEntire, T.A. Potemra, T.J. Rosenberg, K. Takahashi The magnetospheric response to 8-minute period strong-amplitude upstream pressure variations // J. Geophys. Res. 1989. Vol. 94. P. 2505-2519.

Singer, H. J., W. J. Hughes, P. F. Fougere, D. J. Knecht // The localization of Pi2 pulsations: Ground-satellite observations // J. Geophys. Res. 1983. Vol. 88(A9). P. 7029-7036.

Southwood D. J. Some features of field line resonances in the magnetosphere // Planet. Space Sci. 1974. Vol. 22. P. 483-491.

Southwood D.J. Low frequency pulsation generation by energetic particles // J. Geomagn. Geoelectr. 1980. Suppl. II. Vol. 32. P. 75-88.

Stephenson J.A.E., A.D.M. Walker HF radar observations of Pc5 ULF pulsations driven by the solar wind // Geophys. Res. Lett. 2002. Vol. 29. P. 1297.

Stocker A.J., Arnold N.F., Jones, T.B. The synthesis of travelling ionospheric disturbance (TID) signatures in HF radar observations using ray tracing // Ann. Geophys. 2000. Vol. 18. P. 56-64.

Sucksdorff, E. Occurrences of rapid micropulsations at Sodankylä during 1932 to 1935 // Terrest. Magn. Atmospheric Electr. 1936. Vol. 41. P. 337-344.

Sutcliffe, P.R. The association of harmonics in Pi2 power spectra with the plasmapause // Planet. Space Sci. 1975. V. 23. P. 1581-1587.

Takahashi K., C.Z. Cheng, R.W. McEntire, L.M. Kistler Observation and theory of Pc 5 waves with harmonically related transverse and compressional components // J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95(A2). P. 977-989.

Takahashi K., R.L. McPherron Harmonic structure of Pc 3-4 pulsations // J. Geophys. Res. 1982. Vol. 87(A3). P. 1504-1516.

Takahashi, K., R.L. McPherron Standing hydromagnetic oscillations in the magnetosphere // Planet. Space Sci. 1984. Vol. 32. P. 1343-1359.

Takahashi, K., S. Ohtani, B. J. Anderson Statistical analysis of Pi 2 pulsations observed by the AMPTE CCE Spacecraft in the inner magnetosphere // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100(A11). P. 21929-21941.

Takahashi K., Ukhorskiy A.Y. Solar wind control of Pc5 power at geosynchronous orbit // J. Geophys. Res. 2007. Vol. 112. A11205.

Takahashi K., Ukhorskiy A.Y. Timing analysis of the relationship between solar wind parameters and geosynchronous Pc5 amplitude // J. Geophys. Res. 2008. Vol. 113. A12204.

Thebault E., C. Finlay, C. Beggan, P. Alken, J. Aubert, et al. International Geomagnetic Reference Field: the 12th generation // Earth Planets and Space. 2015. Vol. 67, P.79.

Tian M., T. Yeoman, M. Lester, T. Jones Statistics of Pc 5 pulsation events observed by SABRE // Planet. Space Sci. 1991. Vol. 39(9). P. 1239-1247.

Uspensky M.V., Kustov A.V., Sofko G.J., Koehler J.A., Villain J.P., Hanuise C., Ruohoniemi J.M., Williams P.J.S. Ionospheric refraction effects in slant range profiles of auroral HF coherent echoes // Radio Sci. 1994. Vol. 29(2). P. 503-517.

Viall N.M., L. Kepko, H.E. Spence Relative occurrence rates and connection of discrete frequency oscillations in the solar wind density and dayside magnetosphere // J. Geophys. Res. 2009. Vol. 114. A01201.

Villiante U. Ultra low frequency waves in the magnetosphere / Handbook of the solar-terrestrial environment под ред. Kamide Y., Chian A. - Springer, Berlin, Heidelberg, 2007. - 539 с.

Walker A.D.M., R.A. Greenwald, A. Korth, G. Kremser STARE and GEOS 2 observations of a storm time Pc 5 ULF pulsation // J. Geophys. Res. 1982. Vol. 87(A11). P. 9135-9146.

Walker A., R. Greenwald, W. Stuart, C. Green Stare auroral radar observations of Pc 5 geomagnetic pulsations // J. Geophys. Res. 1979. Vol. 84(A7). P. 3373-3388.

Walker A.D.M., J.M. Ruohoniemi, K.B. Baker, R.A. Greenwald Spatial and temporal behavior of ULF pulsations observed by the Goose Bay radar // J. Geophys. Res. 1992. Vol. 97. P. 12187-12202.

Wang C.-P., S.G. Zaharia, L.R. Lyons, V. Angelopoulos Spatial distributions of ion pitch angle anisotropy in the near-Earth magnetosphere and tail plasma sheet // J. Geophys. Res. 2013. Vol. 118(1). P. 244-255.

Wharton S.J., D.M. Wright, T.K. Yeoman, M.K. James, J.K.Sandhu Cross-phase determination of ULF wave harmonic frequencies and their associated plasma mass density distributions // J. Geophys. Res. 2018. Vol. 123.

Woch J., G. Kremser, A. Korth A comprehensive investigation of compressional ULF waves observed in the ring current // J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95(A9). P. 15113-15132.

Yeoman T.K., M. James, P.N. Mager, D.Yu. Klimushkin SuperDARN observations of high-m ULF waves with curved phase fronts and their interpretation in terms of transverse resonator theory. J. Geophys. Res. 2012. Vol. 117. A06,231.

Yeoman T.K., D.Yu. Klimushkin, P.N. Mager Intermediate-m ULF waves generated by substorm injection: a case study // Annales Geophysicae. 2010. Vol.28. P. 1499-1509.

Yeoman T.K., D. Orr Phase and spectral power of mid-latitude Pi2 pulsations: Evidence for a plasmaspheric cavity resonance // Planet. Space Sci. 1989. V. 37. N. 11. P. 1367-1383.

Yeoman T., M. Tian, M. Lester, T. Jones A study of Pc5 hydromagnetic waves with equatorward phase propagation // Planet. Space Sci. 1992. Vol. 40(6). P. 797-810.

Yeoman T.K., Wright D.M. ULF waves with drift resonance and drift-bounce resonance energy sources as observed in artificially-induced HF radar backscatter // Ann. Geophys. 2001. Vol. 19. P. 159-170.

Yeoman T.K., D.M. Wright, P.J. Chapman, A.B. Stockton-Chalk High-latitude observations of ULF waves with large azimuthal wavenumbers // J. Geophys. Res. 2000. Vol. 105(A3). P. 5453-5462.

Walker A.D.M., Greenwald R.A. Pulsation structure in the ionosphere derived from aurora radar data // J. Geomag. Geoelectr. 1980. Vol. 32. P. 111-127.

Walker A.D.M., J.M. Ruohoniemi, K.B. Baker, R.A. Greenwald, J.C. Samson Spatial and temporal behavior of ULF pulsations observed by the Goose Bay HF radar // J. Geophys. Res. 1992. Vol. 97. 12187.

Wright A.N., W. Allan Structure, phase motion, and heating within Alfven resonances // J. Geophys. Res. 1996. Vol. 101. P. 17399-17408.

Wright D.M., T.K. Yeoman CUTLASS observations of a high-m ULF wave and its consequences for the DOPE HF Doppler sounder // Ann. Geophys. 1999. Vol. 17. P. 1493-1497.

Ziesolleck C.W.S., D.R. McDiarmid Statistical survey of auroral latitude Pc 5 spectral and polarization characteristics // J. Geophys. Res. 1995. Vol. 100(A10). P. 19299-19312.

Zolotukhina, N.A., Mager P.N., Klimushkin D.Yu. Pc5 waves generated by substorm injection: a case study // Ann. Geophys. 2008. Vol. 26. P. 2053-2059.

Zong Q., Rankin R., Zhou X. The interaction of ultra-low-frequency Pc3-5 waves with charged particles in Earth's magnetosphere // Rev. Mod. Plasma Phys. 2017. Vol. 1. P. 10.

Zybin K. Y. On the polarization characteristics of middle latitude geomagnetic micropulsations // Indian J. Meteorol. Geophys. 1967. Vol. 18. P. 349-354.